Bài giảng Kỹ thuật điện điện tử - Chương 06: Máy phát điện đồng bộ 3 pha

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật điện điện tử - Chương 06: Máy phát điện đồng bộ 3 pha

1. 192 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6 6.1.3. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ: Với nội dung tóm lược về cấu tạo máy phát điện đồng bộ như vừa trình bày trong các mục trên, tùy thuộc vào phương pháp cấp dòng kích thích một chiều vào dây quấn phần cảm ta có các dạng máy phát kích thừ trực tiếp, và máy phát điện có máy phát kích từ đầu trục. Sơ đồ nguyên lý của mỗi loại được trình bày lần lượt trong các hình H6.9 và H6.10. Trong hình H6.11 trình bày cấu tạo của nửa bộ chỉnh lưu câu dùng chỉnh lưu dòng xoay chiều 3 pha từ phần ứng máy phát điện đầu trục thành nguồn một chiều để cấp vào phần cảm của máy phát chính. HÌNH H6.9: Sơ đồ nguyên lý máy phát điện đồng bộ (loại kích từ trực tiếp) HÌNH H6.10: Sơ đồ nguyên lý máy phát điện đồng bộ (loại không chổi than, dùng máy phát đầu trục.) HÌNH H6.11: Hình dạng của nửa cầu chỉnh lưu dùng chỉnh lưu trong máy phát điện đồng bộ Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
2. 194 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6 QUAN HỆ GIỮA TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ SƠ CẤP VÀ TẦN SỐ NGUỒN ĐIỆN PHÁT RA: Từ mô hình trình bày trong hình H6.12 với số cực 2p = 2 cực, ta có nhận xét như sau: Giá trị vận tốc góc 1 2 .n1 đầu tiên được tạo bởi động cơ sơ cấp. Tuy nhiên trong các quan hệ (6.5) đến (6.7) vai trò của 1 trở thành tần số góc của nguồn áp sinh ra trên các bộ dây quấn stator của máy phát. Tại lúc này ta có : 1 2 .f (6.8) Trong đó f là tần số nguồn áp 3 pha sinh ra trên dây quấn stator của máy phát. So sánh quan hệ (6.8) với quan hệ 1 2 .n1 suy ra. (6.9) fn 1 Đơn vị đo của các đại lượng trong quan hệ (6.9) là : [f] = [Hz] ; [n1] = [vòng/s]. Từ quan hệ (6.9) ta rút ra nhận xét sau: Với phần cảm có 2p = 2 cực, khi quay từ thông phần cảm quét qua một bộ dây quấn stator một vòng , sức điện động hình thành trong bộ dây thực hiện được 1 chu kỳ. Với phần cảm có số cực 2p > 2 cực, khi quay từ thông phần cảm quét qua một bộ dây quấn stator 1 vòng, như vậy đã có p cặp cực từ quét qua bộ dây nên có p chu trình của nguồn điện sin đã thực hiện trong bộ dây . Một cách tổng quát ta có được quan hệ sau: (6.10) fp.n 1 Trong đó [f] = [ Hz] ; [n1]=[vòng/giây]. Khi tốc độ được tính theo [vòng / phút ], quan hệ (6.10) được viết lại như sau : p.n f 1 (6.11) 60 THÍ DỤ 6.1: Máy phát điện đồng bộ 3 pha có 2p = 4 cực muốn phát ra nguồn áp có tần số là 50 Hz thì động cơ sơ cấp cần có tốc độ quay là: 60.f 60 50 n 1500 voøng / phuùt 1 p2 Trường hợp muốn máy phát ra nguồn áp có tần số 60 Hz động cơ sơ cấp cần tăng tốc đến giá trị sau: 60.f 60 60 n 1800 voøng / phuùt 1 p2 SỨC ĐỘNG ĐỘNG HIỆU DỤNG PHA CỦA MỖI BỘ DÂY QUẤN TRÊN STATOR: Từ các quan hệ (6.50 đến (6.7) biên độ của sức điện động pha trên mỗi bộ dây quấn là: (6.12) Ephamax   N pha .K dq . m . 1 2 f.Npha .K dq . m Suy ra sức điện động hiệu dụng pha của mỗiu pha dây quấn trên stator máy phát điện đồng bộ là : Ephamax Epha  4,44.f.N pha .K dq . m (6.13) 2 Trong đó Kdq là hệ số dây quấn của mỗi pha dây quấn. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
3. 196 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6 6.3.PHAN̉ ƯNǴ PHÂǸ ƯNǴ CUẢ MAÝ PHAT́ ĐÔNG̀ BỘ : Khi đấu tải vào dây quấn phần ứng máy phát, mạch kín cho dòng qua tải. Dòng qua tải có tính chất của dòng cảm ứng vì được sinh ra bởi các sức điện động cảm ứng từ 3 pha dây quấn trên stator máy phát. Theo Lenz các dòng cảm ứng có khuynh hướng tạo các hệ quả đối kháng lại nguyên nhân ban đầu sinh ra nó. Do đó các dòng qua phần ứng hình thành từ trường tương tác lên từ trường phần cảm. Sự tương tác giữa hai thành phần từ trường này được gọi là phản ứng phần ứng. Tùy thuộc vào tính chất của tải (hệ số công suất của tải) ta có 3 trường hợp sau khi xét phản ứng phần ứng. 6.3.1.PHẢN ỨNG PHẦN ỨNG VỚI TẢI THUẦN TRỞ : Giả sử dây quấn phần ứng đấu Y, tải 3 pha cân bằng; bỏ qua nội trở của + dây quấn phần ứng. Chúng ta khảo sát I phản ứng phần ứng sinh ra trong trường E R pha hợp này bằng mạch điện tương đương - một pha của phần ứng phối hợp với giản đồ vẽctor phase như sau (hình H6.13).  max max Ikt  Vẽ vector đặc trưng cho từ trường kích thich tạo bởi phần cảm (m). + Vkt  Vector đặc trưng cho sức điện  E o - ö pha động pha Epha , chậm pha 90 so với từ thông (m). I  Vì tải thuần trở dòng phần ứng trùng pha với sức điện động. Dòng điện HÌNH H6.13: Phản ứng phần ứng với tải thuần trở này hình thành từ thông ứng (ư) trùng pha với nó.  Vậy từ thông phần cảm và phần ứng có phương vuông góc với nhau . Kết quả của sự tương tác này làm từ thông phần cảm có thay đổi và ảnh hưởng đến giá trị của sức điện động sinh ra trên mỗi pha. Vì phương của các từ thông này vuông góc với nhau, ta nói phản ứng phần ứng là dạng khử từ ngang trục. 6.3.2.PHẢN ỨNG PHẦN ỨNG VỚI TẢI THUẦN CẢM : Tương tự như phần khảo sát trên, khi tải thuần cảm mạch tương đương trình + I bày trong hình H6.14 . E L pha  Vẽ vector từ trường kích thích tạo -  max bởi phần cảm (m).  max  Vẽ vector sức điện động pha Ikt o E chậm pha 90 so với từ thông (m). pha +  Vì tải thuần cảm , dòng phần ứng Vkt - chậm pha 90o so với sức điện động. I Dòng điện này hình thành từ thông ö ứng(ư) trùng pha với dòng ứng. Nên từ thông (ư) chậm pha hơn sức điện động 0 HÌNH H6.14: Phản ứng phần ứng với tải thuần cảm góc 90 . Vậy từ thông phần cảm và phần ứng ngược hướng với nhau . Tóm lại từ thông phần ứng có khuynh hướng khử từ thông phần cảm. Vì hướng của các từ thông ngược nhau, ta nói phản ứng phần ứng là dạng khử từ dọc trục. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
4. 198 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6 6.4.ĐỘ THAY ĐÔỈ ĐIÊṆ AṔ MAÝ PHAT́ ĐÔNG̀ BÔ:̣ Khi vận hành máy phát điện, trước tiên cần điều chỉnh tốc độ động cơ sơ cấp tương thích với số cực để tạo được tần số đúng yêu cầu và duy trì tốc độ quay không đổi để tần số ổn định. Kế tiếp điều chỉnh dòng một chiều cấp vào phần cảm có giá trị phù hợp để tạo các áp pha trên bộ dây quấn stator có giá trị bằng đúng định mức. Điều chỉnh thay đổi dòng kích từ cấp vào dây quấn phần cảm làm thay đổi giá trị của điện áp ra trên stator. Áp pha lúc không tải chính là sức điện động cảm ứng Epha sinh ra trên mỗi pha dây quấn. Khi máy phát mang tải , nếu duy trì không điều chỉnh thay đổi dòng kích từ, áp pha trên mỗi pha tải lúc vận hành có giá trị là Vpha . Giá trị này khác với áp pha lúc không tải. Độ chênh lệch giá trị giữa Epha và Vpha được gọi là độ thay đổi điện áp của máy phát. Gọi V là độ thay đổi điện áp và V% là phần trăm độ thay đổi điện áp, ta có các định nghĩa như sau: VEpha V pha (6.19) EV V% pha pha 100 (6.20) V pha 6.4.1. ĐỘ THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP KHI TẢI CÓ TÍNH CẢM: Bài toán xác định độ thay đổi điện áp máy phát theo tải thường được khảo sát theo lý thuyết dưới dạng giản đồ vector. Với tải có tính cảm giản đồ vector được vẽ từ mạch tương đương 1 pha trình bày trong hình H6.17. Epha R j.X S pha Vpha a h I p R S p X. ha .I ph Ipha a Ipha V p Epha Vpha ha . cos Zt in .s a h V p HÌNH H6.17: Giản đồ vector dùng xác định độ thay đổi điện áp với tải có tính cảm Từ giản đồ vector hình H6.17, khi chọn dòng Ipha làm chuẩn, ta suy ra quan hệ sau: 22 EV.cosR.IV.sinX.I (6.21) pha pha pha pha pha S pha Hay: EV.cosR.Ij.V.sinX.Ipha (6.22) pha pha pha pha S pha Khi tính được Epha và biết trước Upha ta xác định V hay V% theo (6.19) hay (6.20). Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
5. 200 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6 IIpha daây Trong hình H6.17 trình bày mạch phần ứng máy phát đang cấp nguồn đến tải. Theo qui định vận hành trong thực tế, ta luôn đảm bảo thông số sau: (6.25) VVdaây ñm Suy ra: V V daây ñm (6.26) Vpha 33 Khi tải 3 pha cân bằng đấu Y, ta có: (6.27) IIdaây pha HÌNH H6.17: Khi máy phát đầy tải (hay phát tải định mức) ta có : (6.28) IIdaây ñm Công suất biểu kiến định mức của máy phát được xác định theo quan hệ sau: (6.29) S3.V.Iñm ñm ñm GIẢI a./ Độ thay đổi điện áp khi tải định mức và HSCS tải 0,8 trễ. Dòng điện định mức cấp đến tải : S 30000 ñm I78,73Añm  3.Vñm 3.220 Áp pha định mức cấp đến tải : V 220 ñm Vpha ñm  127 V 33 Các dữ liệu cho trong thí dụ: ; ; ; . R0,4pha X1,2S  cos 0,8 sin 0,6 Vì tải có tính cảm, áp dụng quan hệ (6.21) suy ra sức điện động pha là: 22 Epha 127 0,8 0,4 78,73 127 0,6 1,2 78,73 Epha  216,43 V Phần trăm độ thay đổi điện áp là: EVpha pha 216,43 127 V% 100 100 V 127 pha V% 70,42 % Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
6. 202 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6 GIẢI Khi máy phát tại hệ số tải Kt = 0,8 với áp định mức, dòng pha qua tải là: K.S 0,8 30000 tñm Ipha I daây 62,984 A 3.Vñm 3 220 Các số liệu cần dùng để tính toán gồm: ; ; ; ; ; R0,4pha X1,2S cos 0,7 sin  0,714 Iñm  62,984 A Vpha ñm  127 V Vì tải có tính cảm, áp dụng quan hệ (6.21) suy ra sức điện động pha là: 22 Epha 127 0,7 0,4 62,984 127 0,714 1,2 62,984 Epha  201,64 V Phần trăm độ thay đổi điện áp là: EVpha pha 201,64 127 V% 100 100 V 127 pha V% 58,77 % 6.5.CAĆ ĐĂC̣ TUYÊŃ CUẢ MAÝ PHAT́ ĐIÊṆ ĐÔNG̀ BỘ : Máy phát điện đồng bộ có ba đặc tuyến làm việc chính: Đặc tuyến không tải. Đặc tuyến ngoài hay còn gọi là đặc tuyến tải. Đặc tuyến điều chỉnh 6.5.1.ĐẶC TUYẾN KHÔNG TẢI: Đặc tuyến không tải của máy phát điện đồng bộ là đồ thị hay đường biểu diễn mô tả quan hệ giữa sức điện động pha của phần ứng với dòng điện kích thích cấp vào phần cảm. Đặc tuyến không tải được ghi nhận qua thí nghiệm khi : Không đấu tải vào dây quấn phần ứng. Điều chỉnh tốc độ động cơ sơ cấp có giá trị định trước để ổn định tần số của nguồn điện phát ra và duy trì tốc độ bằng hằng số trong suốt quá trình thí nghiệm. Vì sức điện động pha tỉ lệ thuận với từ cảm B HÌNH H6.18: Thí nghiệm không tải trong khi dòng kích thích tỉ lệ thuận với sức từ động kích thích tạo bởi dây quấn phần cảm. Như vậy dòng kích thích tỉ lệ với cường độ từ trường H của vật liệu sắt từ tạo nên máy phát. Tóm lại đặc tuyến không tải của máy phát có dạng của đường cong từ hóa của vật liệu sắt từ tạo thành máy phát. Hình dạng của đặc tuyến không tải trình bày trong hình H.6.19. Trên đặc tuyến này lúc Ikt = 0 ta vẫn có được giá trị của sức điện động pha . Giá trị này hình thành do từ trường dư tồn tại trong phần cảm. Sức điện động pha tạo bởi từ trường dư được gọi là Epha dư. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
7. 204 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6 6.5.3.ĐẶC TUYẾN ĐIỀU CHỈNH: Với các phân tích về đặc tuyến Ikt tải như trên, muốn điện áp cấp đến tải cos 0,7 treã luôn luôn duy trì bằng giá trị định mức khi tải thay đổi độ lớn và tính chất ta cos 1 cần điều chỉnh thay đổi dòng kích thích để giữ được áp cấp đến tải luôn Taêng I bằng giá trị định mức. I kt kto Biện pháp này được gọi là điều Giaûm Ikt chỉnh kích thích. Ikto cos 0,7 sôùm Đặc tuyến điều chỉnh của máy phát điện đồng bộ là đồ thị hay đường biểu diễn mô tả quan hệ giữa dòng pha I qua tải theo dòng điện kích I cấp I Ipha pha kt Ipha1 pha2 vào phần cảm để áp pha trên tải luôn HÌNH H6.21: Đặc tuyến điều chỉnh. bằng giá trị định mức. Trong hình H6.21 trình bày đặc tuyến điều chỉnh với 3 dạng tải: thuần trở, tính cảm với HSCS 0,7 trễ , tính dung với HSCS 07 sớm.  Khi chưa cấp tải vào dây quấn phần ứng của máy phát, dòng kích thích được chỉnh để đạt sức điện động pha bằng áp pha định mức của máy phát. Giá trị dòng kích thích nqày là Ikto.  Tương ứng với tải thuần trở hay tính cảm, khi dòng tải tăng để duy trì áp pha luôn bằng định mức độ lớn dòng kích thích được điều chỉnh tăng  Với cùng giá trị dòng tải, tải có tính cảm cần tăng dòng kích thích nhiều hơn so với trường hợp tải thuần trở.  Ngược lại với tải có tính dung cần giảm dòng kích thích khi dòng tải gia tăng.  Đặc tính điều chỉnh cho ta các dữ liệu cần thiết để điều chỉnh thay đổi dòng kích thích khi tải thay đổi. Đặc tính này là cơ sở để thực hiện các bộ tự động điều chỉnh kích thích máy phát bằng linh kiện bán dẫn (mạch AVR: Automatic Voltage Regulator). 6.6. QUÁ TRINH̀ TỰ KICH́ MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ : Trong quá trình vận hành thực tế máy phát điện đồng bộ: nguồn áp một chiều cấp vào phần cảm không sử dụng từ nguồn áp một chiều bên ngòai . Phương pháp kích thích độc lập (dùng nguồn DC ngoài cấp vào phần cảm) chỉ thực hiện trong quá trình chế tạo, vận hành thử trong quá trình sản xuất, hoặc trong các trường hợp thử nghiệm lấy thông số đặc tính của máy phát, hay cần vận hành thử máy phát lần đầu tiên sau quá trình sửa chửa Khi bắt đầu vận hành máy phát điện, chúng ta cần thực hiện giai đọan tự kích cho máy phát. Quá trình tự kích là quá trình sử dụng sức điện động dư Edư sinh ra do từ trường dư trong phần cảm để cung cấp trở lại năng lượng ban đầu cho phần cảm , làm tăng dần điện áp phát ra trên phần ứng. Mạch điện đơn giản mô tả quá trình tự kích cho máy phát điện được trình bày trong hình H6.22. Khi dùng mô hình máy phát điện dùng máy phát kích từ đầu trục (trường hợp máy phát kích từ trực tiếp được khảo sát tương tự), sức điện động trên một pha của phần ứng máy phát được cấp vào dây quấn phần cảm thông qua mạch chỉnh lưu dùng biến đổi dòng điện điện xoay chiều thành một chiều . Dòng điện kích thích được điều chỉnh bằng biến trở VR. Theo lý thuyết , sức điện động trên mỗi pha phần ứng máy phát ( Epha ) và dòng kích thích ( Ikt ) quan hệ với nhau thông qua đặc tuyến không tải . Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
8. 206 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6 Quá trình tiếp diễn tương tự tại các điểm 4 và 5 Ta có thể xem quá trình tự kích có dạng của quá Epha trình hồi tiếp dương, tuy nhiên khi E hai đặc tuyến cắt nhau, tại vị trí này pha khoâng taûi hệ thống kích thích sẽ ổn định và hình thành sức điện động pha không tải tương ứng với dòng kích thích không tải của máy phát. Qua quá trình tự kích chúng ta rút ra các nhận xét như sau : Sức điện động pha không tải phụ thuộc giá trị dòng kích thích không tải, gián tiếp phụ thuộc điện E trở VR mắc nối tiếp dây quấn phần pha2 cảm. Khi thay đổi VR, chúng ta thay đổi được giá trị sức điện động pha phát ra lúc không tải. Epha1 Mặc khác, điều chỉnh thay đổi điện áp Vdc lấy ra sau mạch chỉnh lưu cũng có thể thay đổi dòng kích thích và sức điện động Epha không E tải. pha dö Ikt Khi điện trở VR quá lớn làm I Ikt1 kt2 Ikt khoâng taûi tăng độ dốc của đặc tuyến RVR HÌNH H6.23: Các đặc tuyến trình bày quá trình tự kích. EI kt , có thể đưa pha K kt CL đến các tình trạng như sau: Hai đặc tuyến không cắt nhau (khi giá trị Edư quá bé) hay hai đặc tuyến cắt nhau tại vị trí cho giá trị sức điện động pha rất thấp. Giá trị VR lớn nhất làm cho hai đặc tuyến tiếp xúc nhau gọi là điện trở tới hạn của điện trở VR trong mạch kích thích. 6.7. MÔṬ SỐ CAĆ BỘ PHÂṆ CHINH́ TRONG TỔ MAÝ PHAT́ ĐIÊṆ ĐÔNG̀ BỘ : Nguyên lý điều chỉnh thay đổi VR và VDC cấp vào phần cảm xem là nguyên lý cơ bản để tạo thành hệ thống tự động điều chỉnh thay đổi kích thích cho máy phát điện khi vận hành mang tải. Trong hình H6.24 trình bày kết cấu của một tổ máy phát điện dùng động cơ sơ cấp là động cơ Diesel. Trong hình H6.25 trình bày mạch điện tử dùng điều chỉnh lượng nhiên liệu để ổn định tốc độ và duy trì tần số máy phát không thay đổi khi HÌNH H6.24: Tổ máy phát dùng động cơ Diesel làm động cơ sơ cấp. mang tải. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
9. 208 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6 HÌNH H6.26: Mạch AVR tự động điều chỉnh kích thích Trong hình H6.26 trình bày mạch điện tử dùng điều chỉnh dòng kích thích để ổn định điện áp máy phát trên phần ứng khi tải thay đổi. Mạch AVR có hai chức năng: vừa thực hiện quá trình tự kích khi thành lập điện áp ban đầu lúc vận hành máy phát và tự động điều chỉnh dòng kích thích. 6.8. HIÊỤ SUÂT́ VÀ PHÂN BỐ NĂNG LƯƠNG̣ : Khi vận hành máy phát, ta có các thành phần công suất tác dụng sau: P1 : công suất cơ của động cơ sơ cấp dùng quay máy phát điện. Pmq: tổn hao ma sát cơ khí trên hệ thống ổ bi, quạt gió. Với máy phát điện có tần số không đổi, tốc độ quay n1 không đổi . Như vậy thành phần tổn hao này không đổi , vì tùy thuộc vào tốc độ quay n1 của hệ thống. Pthép : tổn hao trên lỏi thép do dòng xoáy và từ trễ. PJ : tổn hao đồng trên các dây quấn phần ứng và kích thích do tác dụng Joule. 22 (6.34) P3.R.IR.IJ pha pha kt kt P2 : công suất tác dụng cung cấp đến phụ tải. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
10. 210 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6  Khi máy phát điện mang tải định mức , ta có:  Áp pha định mức cấp đến tải là : V 2300 daây ñm Vpha ñm 1327,9 V 33  Hệ số công suất tải cos = 0,866 trễ ; suy ra sin = 0,5.  Dòng định mức cấp đến mỗi pha tải là : Sñm 500000 Ipha ñm  125,51 A 3.U 3 2300 daây  Sức điện động pha dây khi máy phát mang tải đúng định mức tại tải có hệ số công suất cos = 0,866 trễ. 22 Epha 1327,9 0,866 0,5 125,51 1327,9 0,5 3,73 125,51 E1659Vpha  b/ Xác định độ thay đổi điện áp khi máy phát đầy tải: Từ gía trị sức điện động pha tìm trong câu a, suy ra phần trăm thay đổi điện áp khi mang tải theo quan hệ sau: EVpha pha dm 1659 1327,9 U% 100  100 24,94% V 1327,9 pha dm THÍ DỤ 6.7: Cho máy phát điện đồng bộ 3 pha : 1600 kVA, 11000 V ; 60 Hz ; dây quấn stator đấu Y có đặc tuyến không tải ghi nhận trong bảng số liệu sau: Edây [kV] 6,5 9,0 11,0 12,2 13,4 14,0 14,5 Ikt [A] 100 150 205 250 300 350 400 Khi máy bị ngắn mạch và phát dòng định mức, dòng kích từ bằng 186 A. Giả sử điện trở dây quấn phần ứng không đáng kể (Rpha = 0 Ω), tìm phần trăm thay đổi điện áp khi máy phát tải định mức cho tải có HSCS = 0,8 trễ. GIẢI: Từ bảng số liệu đặc tuyến không tải cho trong đầu đề, ta vẽ được đặc tuyến không tải mô tả quan hệ sức điện động dây không tải Edây theo dòng kích thích, xem hình H6.27. Từ đồ thị đặc tuyến không tải, khi Ikt = 186 A ta có sức điện động là Edây = 10380 V. Suy ra sức điện động pha tại Ikt = 186 A là: E 10380 day Epha 5992,895  5992,9 V 33 Dòng điện định mức của máy phát: S 1600 1000 ñm Ipha ñm  83,978 83,98 A 3.Vdaây 3 11000 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
11. 212 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6 THÍ DỤ 6.8: Cho máy phát đồng bộ 3 pha : 25 kVA ; 220 V ; 50 Hz, tổng trở đồng bộ mỗi pha là: Zs = 0,1 + 0,6 j [/pha] . p Z Tải 3 pha cân bằng đấu Y, tổng trở pha của Z p tải là Zp 1,5  1,25j [ ]. a./ Nếu áp dây tải bằng định mức tính sức điện động pha hiệu dụng của máy phát. Z p 5000 b./ Nếu đấu một bộ 3 tụ CF  song song với HÌNH H6.28 tải và áp dây tải bằng định mức tính phần trăm thay đổi điện áp của máy phát. GIẢI: a./ Sức điện động pha khi mang tải với áp tải bằng định mức: Mạch tương đương 1 pha khi mang tải trình bày Z0,10,6jS  trong hình H6.29 . Áp dụng cầu phân áp ta có quan hệ sau đây: + + Sp Ipha ZZ EVpha pha dm Vpha Zp Epha Z1,51,25jp  0,1 0,6j 1,5 1,25j - EVpha pha dm - 1,5 1,25j HÌNH H6.29 1,6 1,85j EVpha pha dm 1,5 1,25j Suy ra sức điện động pha hiệu dụng là: 1,6 1,85j 2,4469 pha pha dm EEpha V Vpha dm 1,5 1,25j 1,95256 220 Epha   1,25267 159,11 159 V 3 b./ Phần trăm thay đổi điện áp khi đấu song song tụ C với tải: jX 2j  Z1,51,25jp  C Dung kháng của tụ C: 1101066 X2C  2.f.C 5000 510 5 HÌNH H6.30 2 .50. Mạch tương đương 1 pha của tải trình bày trong hình H6.30, tổng trở phức tương đương của tải là : o p 2j 1,5 1,25j jXC Z 2,5  3j 3,905 50 19 Ztd 0 p 1,5 1,25j 2,5j 1,5 1,25j 1,95256 39 81 ZjX C 0 Ztd  2 10 38 1,9672 0,3607j Áp dụng cầu phân áp suy ra sức điện động pha khi mang tải tại áp định mức. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009